2019高中物理 课下能力提升十一 第十二章 第4节 波的衍射和干涉（含解析）新人教版选修3-4.doc

波的衍射和干涉 基础练一、选择题1多选如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前波纹间的距离相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到波的衍射现象2多选一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是()A两列波将同时到达中心MB两列波波速之比为12C中点M的振动总是加强的D绳的两端P、Q开始振动的方向相同3(2016金华高二检测)如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图象，从图象可知()AB侧波是衍射波BA侧波速与B侧波速相等C减小挡板间距，衍射波的波长将减小D增大挡板间距，衍射现象将更明显4消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为的声波沿水平管道自左向右传播。当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的。若rr2r10，则r等于()A波长的整数倍B波长的奇数倍C半波长的奇数倍D半波长的偶数倍二、非选择题5如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1和S2之间相距两个波长，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，RBS1为半径画圆，问在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点？6如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)从两个狭缝S1、S2传播的两列波在某一时刻的图形如图所示，若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？提能练一、选择题1已知空气中的声速为340 m/s。现有几种声波：周期为1/20 s，频率为104 Hz，波长为10 m，它们传播时若遇到尺寸约为 13 m的障碍物，能产生显著的衍射现象的是()A和 B和C和 D都可以2(2016张店高二检测)如图所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于()A整个区域B阴影以外区域C阴影以外区域D阴影以外区域3多选两列波在某区域相遇，下列说法正确的是()A两列波相遇时能够保持各自的状态互不干涉B由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、振幅都会发生变化C如果这两列波叠加以后使某些区域振动加强，某些区域振动减弱，那么这两列波发生明显干涉D两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和4(2016衡水高二检测)如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，实线相交点为A、B、C、D，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，正确的判断是()Aa、b点振动加强，c、d点振动减弱Ba、c点振动加强，b、d点振动减弱Ca、d点振动加强，b、c点振动减弱Da、b、c、d点的振动都加强二、非选择题5(2016日照高二检测)甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿x轴相向传播，t0时的波形图象如图所示，如果两列波的波速都是10 m/s，求：(1)甲、乙两列波的频率各是多少？(2)第几秒末两列波相遇？相遇时C、D两点间有哪些位移最大？6在图中，A、B是同一介质中两相干波源，其振幅均为A5 cm，频率均为f100 Hz，当A点为波峰时，B点恰好为波谷，波速v10 m/s，判断P点为振动加强点还是振动减弱点？答 案基础练1解析：选ABC由题图可看出孔AB的宽度小于一个波长，故A项正确；由vf知，介质及波源不变，则不变，B项正确；将孔变大，若孔的宽度比波长大则不能看到明显的衍射现象，C项正确；波速不变，增大频率，波长变短，则不容易看到衍射现象，D项错误。2解析：选AD由题意可知，虽然波形不同，但波速相同，由于距离相同，所以两波同时到达M点，故A正确；波速由介质决定，与波长和频率无关，故B错误；由于波的频率不同，故两列波并不能干涉，M点并不是振动加强点，故C错误；根据质点振动方向与波传播方向的关系可知，P点、Q点开始振动的方向都是向上，故D正确。3解析：选B小孔是衍射波的波源，A侧是衍射波，故A错误；在同一种介质中，波速相等，故B正确；根据波速、波长和频率的关系式vf，由于波速和频率不变，故波长不变，故C错误；波长越长越容易发生衍射现象，与波的频率和振幅没有关系，在波长无法改变的情况下减小挡板间距，衍射现象更明显，故D错误。4解析：选C根据波的干涉特征，两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪声的目的，C正确。5解析：首先分析S1和S2两波源的连线上共有几个振动加强点，由对称性可直接判断B点为振动加强点。如图所示，AS2AS1，CS1CS2，故A与C两点也为振动加强点，即S1和S2连线上共有三个加强点。再过A、B、C三点作三条加强线(表示三个加强区域)分别交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六点，显然这六个点也为加强点，故圆周上共有六个振动加强点。答案：6个6解析：(1)只打开S2，波源S产生的波传播到狭缝S2时，由于狭缝的尺寸比波长小，则水波在狭缝S2处发生明显的衍射现象，水面波以狭缝S2处为中心向挡板另一侧传播开来。(2)由于SS1SS2，从波源发出的水波传播到S1、S2处时，它们的振动情况完全相同，当S1、S2都打开时产生两列相干波，它们在空间相遇时产生稳定的干涉现象，出现一些地方振动加强，一些地方振动减弱的现象，加强区与减弱区相互间隔，发生明显的干涉现象，出现稳定的干涉图样。(3)由题图可知，点D是波峰与波峰相遇处，是振动最强点，点B是波谷与波谷相遇处，也是振动最强点；点A、C是波峰与波谷相遇的地方，这两点振动最弱。答案：(1)在S2处发生明显的衍射现象(2)在挡板后发生稳定的干涉现象(3)B、D点振动最强A、C点振动最弱提能练1解析：选C、三种声波的波长分别为1340 m17 m，2 m0.034 m，310 m。根据发生明显衍射现象的条件可知，、两种声波的波长与障碍物的尺寸差不多，能产生明显的衍射现象，故C正确。2解析：选B由题图中可以直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B与波长长度差不多。根据波发生明显衍射的条件知，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故阴影区内水面无波形，故A、C、D选项不正确；该波的波长与小孔B差不多，能够产生明显的衍射，故在阴影区、之内，存在明显的衍射波形，故B选项正确。3解析：选AD两列波相遇满足独立传播和叠加原理，波的干涉是出现稳定的振动加强和振动减弱相互间隔的现象，两列波叠加时，任何一点的位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和。故A、D正确。4解析：选B当两列波出现干涉现象时，要产生干涉图样，形成一条加强线、一条减弱线即加强线、减弱线彼此相间隔的稳定的干涉图样，图中实线相交点A、B、C、D，即波峰与波峰相遇，都是振动加强点，可知B、D决定的直线为加强线，过A、C平行于BD直线的两条直线也应是加强线，a、c两点在BD直线上，故a、c点是振动加强点，分别过b、d点且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间，应为减弱线，故b、d两点的振动减弱。5解析：(1)由图知：4 m，又因v10 m/s所以由f得f Hz2.5 Hz故甲、乙两列波的频率均为 2.5 Hz。(2)设经t时间两波相遇，则2vt4 m所以t s0.2 s又因T s0.4 s故两列波分别向前传播相遇此时两列波的图象如图中的虚线所示。故C、D间有x5 m和x7 m处的点位移最大答案：(1)2.5 Hz2.5 Hz(2)0.2 sx5 m与x7 m处的点位移最大6解析：A到P与B到P的波程差为x m15 m25 m15 m10 m。这列波的波长为 m0.1 m，10 m 恰好为0.1 m的整数倍，又因A、B步调相反，因此P点为振动减弱点。答案：振动减弱点